機械行業(yè)管理分析設(shè)計及螺紋連接

1、第 二 篇 連 接機械動連接運動副機械靜連接焊接、膠接、鉚接螺紋連接、鍵連接、銷連接等第 五 章 螺 紋 連 接5-1 螺 紋一、螺紋的類型和應(yīng)用類型：普通螺紋、管螺紋；矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋大徑 d 公稱直徑小徑 強度計算直徑二、螺紋的主要參數(shù)導(dǎo)程：S線數(shù)：n、螺距：P三角形三、螺紋特點及應(yīng)用:螺旋副自鎖條件螺旋副效率矩形=0梯形牙型角=60牙型角=30牙型角=0三角形螺紋自鎖性好，用于連接。矩形、梯形、鋸齒形螺紋傳動效率高，用于傳動。5-2 螺紋連接的類型及應(yīng)用1、螺栓連接FF結(jié)構(gòu)簡單螺栓受拉力FF預(yù)緊力普通螺栓連接一、螺紋連接的基本類型裝拆方便鉸制孔螺栓連接螺栓受剪切、擠壓用于橫

2、向載荷大的連接2、雙頭螺柱連接用于被連接件較厚，不宜制成通孔，且經(jīng)常裝拆的場合雙頭螺柱受拉力預(yù)緊力3、螺釘連接用于不經(jīng)常裝拆的場合螺釘受拉力預(yù)緊力4、緊定螺釘連接5-3 螺紋連接的預(yù)緊和防松螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩一、螺紋連接的預(yù)緊目的：增強連接的可靠性和緊密性，防止松動。螺旋副摩擦阻力矩螺母和支承面上的摩擦阻力矩d0D0GF將字母更換：F0 = G = 預(yù)緊方法： 測力矩扳手（圖5-8） 定力矩扳手（圖5-9）二、螺紋連接的防松1、摩擦防松對頂螺母彈簧墊圈螺紋升角=1o42 3o2 v= 6.5o 10.5o墊圈動畫防松的根本問題： 防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動2、機械防松開口銷與

3、槽形螺母止動墊片3、其他防松防松的根本問題： 防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動5-6 螺栓組連接的設(shè)計一、螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、連接接合面的幾何形狀要有對稱性；2、螺栓的排列應(yīng)有合理的間距和邊距；3、分布在圓周上的螺栓數(shù)目多為偶數(shù)；4、減小螺栓受力，盡量受力均勻。FL螺栓布置靠近邊緣螺栓排數(shù)不宜過多二、螺栓組連接的受力分析螺栓組受力分析的目的： 分析螺栓組中各螺栓的受力情況，找出受力最大的螺栓，以便進行強度計算。螺栓組受的外載荷情況：幾點假設(shè)：（1）所有螺栓的材料、直徑、長度和預(yù)緊力均相同；（2）螺栓的對稱中心與連接結(jié)合面的形心重合；（3）受載后連接結(jié)合面仍保持為平面。1、受橫向載荷的螺栓組連接鉸制孔用

4、螺栓連接螺栓受剪力Z螺栓的數(shù)目 用普通螺栓連接F/2F/2用普通螺栓連接連接的不滑移條件：防滑系數(shù) KSF0=100N,z=3,f =0.15, Ks=1.2求F=?不滑移條件：FF2、受轉(zhuǎn)矩的螺栓組連接a.用普通螺栓連接連接的不滑移條件：160120T=10Nm, Z=6,f =0.15, Ks=1.2 求F0=?r2不滑移條件：r1 =60mm,r2 =100mm或例：Tr1b.鉸制孔用螺栓連接受載最大的螺栓所受剪力若 ri = rmaxmaxFmaxr160120T=10Nm, z=6,求Fmax=? F1= ?r1r2r1 =60mm,r2 =100mm氣缸螺栓連接圖3、受軸向力的緊螺

5、栓組連接工作拉力4、受傾覆力矩M的螺栓組連接0繞軸y-y受傾覆力矩M=10Nm, 求Fmax=? 160120yyxx LLmax=L=80若繞軸x-x受傾覆力矩M=10Nm, 求Fmax=? 5-5 單個螺栓連接的強度計算（一）松螺栓連接強度計算計算公式（二）緊螺栓連接強度計算FF（二）緊螺栓連接強度計算5-6 單個螺栓連接的強度計算1、僅受預(yù)緊力1.3系數(shù)是考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響設(shè)計式驗算式減載銷減載套筒減載鍵FF例1：3個普通螺栓連接，=200MPa, f =0.15, Ks=1.2,F=15 000N,求所需螺栓的直徑d1？1)不滑移條件：=20 000N2)強度條件：=12.86mmM

6、16 d1=13.835mm查標(biāo)準(zhǔn)氣缸螺栓連接圖2、承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接工作拉力預(yù)緊力螺栓承受的總拉力？未擰緊再受工作載荷螺栓所受的總拉力殘余預(yù)緊力已擰緊,未受工作載荷演示力變形力變形變形力F靜強度計算當(dāng)工作拉力 F 變化時，應(yīng)驗算疲勞強度安全系數(shù)1.3強度條件：相對剛度總拉力F力變形FF2按 ，判定強度計算方法,驗算疲勞強度安全系數(shù)。MN例2:圖示氣缸蓋用6個普通螺栓連接,已知氣缸壓力p=2MPa，D=80mm,取 試求: 1、螺栓小徑d1； 2、安裝時預(yù)緊力pD解：1、求工作拉力F2、求總拉力F23、求螺栓小徑4、求螺栓的預(yù)緊力3. 承受工作剪力的緊螺栓連接剪切強度失效形式：螺

7、栓剪斷接觸表面壓潰擠壓強度注意：-螺栓材料； p-螺栓或孔壁較弱的材料例3：一橫板用兩個普通螺栓聯(lián)在立柱上，已知P=4000N，L=200mm，d=100mm, f =0.15, , 試求螺栓小徑.LdP 解: 1、將外力P 向螺栓組形心簡化。P轉(zhuǎn)矩T螺栓組受載橫向力： P轉(zhuǎn)矩： T=PL =800000Nmm 2、分析在各載荷作用下，每個螺栓的受力。=8000NLdP轉(zhuǎn)矩TPFF3、求合力4、求螺栓的預(yù)緊力 F0不滑移條件：5、求螺栓小徑d16、討論1）其他條件不變，使螺栓之間的距離由100增至200mm,對連接有何影響？合力：結(jié)論：受轉(zhuǎn)矩和傾覆力矩作用的螺栓組，螺栓應(yīng)遠離螺栓組形心或旋轉(zhuǎn)軸

8、線。2)當(dāng)兩個螺栓水平布置時, 會有何影響？PLd4、受傾覆力矩M的螺栓組連接0HLLP例4：圖示支座用4個螺釘連接,已知P=8 000N，H=120mm,L=80mm, 取摩擦系數(shù) f=0.15, 防滑系數(shù) 試求螺栓小徑.解：1、將外力P 移至接合面形心HLLPPM橫向載荷P 傾覆力矩2、求工作拉力FHLLPPMFF3、按不滑移條件求預(yù)緊力不滑移條件： 4、求總拉力F2HLLPPMFF5、求螺栓小徑6、接合面是否出現(xiàn)間隙？例5：P72圖示支座用4個螺釘連接,已知F=4800N，夾角a=50o,h=340mm,b=150mm, 取摩擦系數(shù) f =0.15, 防滑系數(shù)Ks=1.2,試設(shè)計螺栓連接

9、.h=340220b=150150F160280MPF作用下每個螺栓工作拉力：M作用下 螺栓工作拉力：工作拉力不滑移條件:M 作用對摩擦力沒有影響 防止下端結(jié)合面壓碎：防止上端結(jié)合面出現(xiàn)縫隙：57 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力一、螺紋聯(lián)接件材料螺栓、螺柱、螺釘常用材料：Q215、Q235、35、45等碳素鋼；特殊用途(防磁、導(dǎo)電): 特殊鋼、銅合金、鋁合金等。螺栓、螺柱、螺釘?shù)男阅艿燃壏譃?0級。作為標(biāo)準(zhǔn)零件，螺紋聯(lián)接件是按其性能等級選用的。對于一定性能等級的螺紋聯(lián)接件應(yīng)具備一定的強度極限。沖擊振動場合用：15Cr、40Cr、30CrMnSi等合金鋼。墊圈：Q235、15、 35墊圈： 65Mn 57 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9例：螺紋的性能級別為5.8級一、降低應(yīng)力幅5-8 提高螺紋連接強度的措施F2力變形F1、減小螺栓剛度（空心螺栓、加長螺栓）2、增大被連接件剛度（金屬墊片）3、減小螺栓剛度、增大被連接